交通参数分析算例

2.5示例
2.5.1按照水平一的要求确定交通参数示例
华中地区某一级公路，设计年限为15年。

根据OD分析，断面大型客车和货车交通量为3500辆/日，交通量年增长率为6.5%。

方向系数取0.55；根据表2-3,车道系数取0.50,则设计车道初始年大型客车和货车日均交通量为962辆/日，进而计算得到15年大型客车和货车累计为850万辆，可知设计交通荷载等级为重。

根据对路段每辆车实际收集到的轴载组成数据，经统计分析后，得到车辆类型分布系数列于表2-∏o
分别统计2〜∏类车辆中单轴单胎、单轴双胎、双联轴和三联轴的数量，除以各类车辆总量，按式（2-Π）计算各类车辆中不同轴型平均轴数，列于表2-12o
到不同轴型的轴重分布系数，即轴载谱。

部分车辆类型的不同轴型的轴载谱如图2-23〜图2-26所示。

图2・23部分
车辆类型的单轴单胎轴载谱
图2-24部分
车辆类型的单轴双胎轴载谱
图2・25部分车辆类型的双联轴轴载谱
16 14 12 ^1O :8Φ6 蛆462
9
8 7 6会5:4民3罡2Φ1 0
14 12 10 Q8出6 Kn4 求2
验算的设计指标包括沥青混合料层层底拉应变和永久变形量、无机结合料稳定层层底拉应力和路基顶面竖向压应变。

针对这三个设计指标，按式（2-13）计算2~∏类车辆各种轴型在不同轴重区间的当量设计轴载换算系数；然后按式（2-14）计算各类车辆当量设计轴载换算系数，针对不同设计指标的各类车辆当量设计轴载换算系数，列于表2-13。

表2・13不同设计指标的各类车辆当量设计轴载换算系数
根据表2-13的计算结果，按式按式（2-16）和（2-17）计算设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne o对应于沥青混合料层层底拉应变和永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为3.23x107次;对应于无机结合料稳定层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为3.71x109次;对应于路基顶面竖向压应变的当量设计轴载累计作用次数为6.55×107次。

2.5.2按照水平二的要求确定交通参数示例
华中地区某一级公路，设计年限15年。

基本交通参数见2.5.1示例。

由车辆类型分布系数、累计货车和大型客车交通量计算得到的各类车型交通量，列于表2-14。

表214车辆类型分布系数和各车型车辆的交通量
水平二时，非满载车和满载车的比例取当地经验值，计算得到各类车型非满
载车和满载车数量，结果列于表2-15。

表2・15非满载车和满载车所占比例及相应交通量
验算的设计指标包括沥青混合料层层底拉应变和永久变形量、无机结合料稳
定层层底拉应力和路基顶面竖向压应变。

针对这三个设计指标,根据当地经验值，
得到各车型对应的非满载车和满载车的当量设计轴载换算系数,结果列于表2-16o 表2・16非满载车和满载车的当量设计轴载换算系数
根据表2-16,按式（2-16）和（2-17）计算设计车道上的当量设计轴载累计作
用次数Ne o对应沥青混合料层层底拉应变和永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为2.74x107次;对应于无机结合料稳定层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为1.91x1（）9次;对应于路基顶面竖向压应变当量的设计轴载累计作用次数为5.22x107次。

2.5.3按照水平三的要求确定交通参数示例
华中地区某一级公路，设计年限15年。

基本交通参数见2.5.1示例。

由车辆类型分布系数、累计货车和大型客车交通量计算得到的各类车型交通量，列于表2-17。

表2・17车辆类型分布系数和各车型车辆的交通量
水平三时，非满载车和满载车的比例取表2-9所列全国代表值，计算得到各类车型非满载车和满载车数量，列于表2-18。

基顶面竖向压应变。

针对这三个设计指标，根据表2-10,得到各车型对应的非满
载车和满载车的当量设计轴载换算系数，列于表2-19。

表2・19非满载车和满载车的当量设计轴载换算系数
根据表2-19,按式(2-16)和(2-17)计算设计车道上的当量设计轴载累计作用次数
Ne
对应沥青混合料层层底拉应变和永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为o
2.62x107次;对应于无机结合料稳定层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为
1.64x109次;对应于路基顶面竖向压应变当量设计轴载累计作用次数为4.82x107次。

算例1：水泥稳定碎石基层沥青路面结构
1工程概况
东北地区某高速公路，设计车速IOOkm/小时，设计使用年限15年。

所在地区自然区划属Π-2区，沥青路面气候分区属2-2区，年均降雨量607毫米，年平均气温Π.6°C,月平均气温最低为-3.2C,月平均气温最高为24.8°C,多年最低气温为-20℃o
2交通参数
交通参数分析详见2.5.2节交通参数示例。

3初拟路面结构方案
结合工程经验，初拟水泥稳定碎石基层沥青路面结构列于表7-3,其中水泥稳定碎石基层厚度分别取340mm>360mm和380mm o
4路基和结构层材料参数
(1)路基顶面回弹模量
路基为受气候影响的干燥类，土质为低液限黏土。

参考《公路路基设计规范》(JTGD30-2015),低液限黏土路基标准状态下回弹模量取70MPa,回弹模量湿度调整系数k取。

.95,干湿与冻融循环作用折减系数3取0.80,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为53MPa,满足规范5.2.2条规定。

⑵级配碎石底基层模量
根据试验测定结果，经湿度调整后，级配碎石底基层模量为300MPa。

⑶水泥稳定碎石基层模量和弯拉强度
根据试验测定结果，水泥稳定碎石材料弹性模量为24000MPa,乘以结构层模量调整系数0.5,水泥稳定碎石基层模量为12000MPa,弯拉强度为1.8MPa。

（4）沥青面层模量
根据试验测定结果，20℃>IOHz时，SBS改性沥青AC13表面层模量为I1OOOMPa,90号道路石油沥青AC20中面层和AC25下面层模量为IooOoMPa。

⑸泊松比
根据规范表5.6.1,路基泊松比取0.40,级配碎石底基层取0.35,沥青混合料面层和水泥稳定碎石基层取0.25o
5路面结构验算
根据规范表6.2.1,需要验算的设计指标为无机结合料基层层底拉应力和沥青混合料层永久变形；项目处于季节性冻土地区，由规范B.5.1条的规定，还需进行低温开裂指数验算。

⑴水泥稳定碎石基层层底应力
根据结构层厚度和力学参数，采用弹性层状体系理论，计算得到水泥稳定碎石基层厚度为340mm>360mm和380mm时的层底拉应力，列于表7-4。

根据规范表301,高速公路目标可靠指标2取1.65。

根据气象资料，工程所在地区冻结指数F为242。

C•日，按照表B.1.1内插，季节性冻土地区调整系数0.95o
根据规范式（B.2.1-2）,当水泥稳定碎石基层厚度为340mm>360mm和
380mm,现场综合修正系数瓦分别为-1.201、-1.239和-1.271。

根据工程所在地区,查规范表G.1.2得到基准路面结构温度调整系数上
2=1.16。

根据表7-3初拟路面结构和路面结构层材料参数，按规范式（G.1.3-1）计算得到水泥稳定碎石厚度为340mm>360mm和380mm时，路面结构的温度调整系数丘2分别为1.25、1.22和1.19。

由规范表B.2.1-1,疲劳开裂模型参数a=13.24,b=12.52o
根据以上参数，按规范式（B.2.1-1）计算不同基层厚度时水泥稳定碎石基层疲劳开裂寿命，列于表7-5。

由2.5.2节交通参数示例，对应于无机结合料层层底拉应力的当量设计轴载累计作用次数为 1.51x109次，水泥稳定碎石基层厚度为360mm时，基层疲劳开裂寿命可满足设计要求，故基层厚度取360mm。

⑵沥青混合料层永久变形量
在试验温度为60℃,压强为0.7MPa,加载次数为2520次时，三种沥青混合
料车辙试验变形深度&见表7-6o
查规范表G.1.2,基准等效温度7⅛=18.20C,带入期和沥青混合料层厚度加二18Omm,由规范式（G.2.1）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为21.
根据规范B31条规定的分层方法，将沥青混合料层分为七个分层：
40mm改性沥青AC13表面层，分为10mm+15mm+15mm,共三层；
60mm道路石油沥青AC20中面层，分为20mm+20mm+20mm,共三层；
80mm道路石油沥青AC25下面层，作为一层。

分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力，以上七个分层应力分别标识为PI〜P7,结果列入表7-7o
根据规范式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4）,兀=18Omm时4=4.15,-2=0.66。

根据以上分层方法和规范式（B32-2）规定的取值规则，至上而下各分层的中点深度取值分别为15mm、17.5mm>32.5mm、50mm、70mm>90mm和14Omnb根据力和治的计算结果，带入规范式（B32-2）,可得到七个分层的永久变形修正系数取值如表7-8,分别以质,〜依7表示。

表7・8各分臂修正系数M计算结产
kR1 kR2 kRi kR4 kR5 kR6 kκι
由2.5.2节交通参数示例，对应于沥青混合料层永久变形量的当量设计轴载累
计作用次数为2.15x107次。

根据以上参数，采用规范式(B32-1)计算各分层永久变形量，分别以凡「凡7表示,第1层至第7层的永久变形量分别为‰=0.6mm,R a2=1.0mm,‰=1.6mm,‰=4.1mm,Eα5=3.0mm, 1.8mm,RaT=2.4m。

各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量，R a=∑7=ιRαi=14.6(mm),满足规范表3.0.6-1容许变形量的要求。

根据规范式(B.3.4)和表7-6所列车辙试验变形深度及计算沥青混合料的动稳定度，取整后列于表7-9,满足规范5.5.7条规定
⑶路面低温开裂指数
根据气候条件，所在地区低温设计温度7为-20℃。

根据规范式(B.5.1),路基填料为低液限粘土，路基类型参数b=2o表面层改性沥青的-I(TC条件下弯曲梁流变试验的劲度模量St为300Mpa o沥青混合料层厚度加=18Omm。

将上述参数带入规范式(B.5.1),低温开裂指数C∕=1.7,满足规范306条对低温开裂指数的要求。

6路基顶面和路表验收弯沉值
根据规范B.7节，确定路基顶面和路表验收弯沉值时，荷载与落锤式弯沉仪相同，荷载盘半径为150mm,荷载为50kN。

路基标准状态下回弹模量取70MPa,回弹模量湿度调整系数k取0.95,则平衡湿度状态下的回弹模量为66MPa,采用弹性半空间体理论计算得到路基顶面验收弯沉值4为248.1(0.01mm)o
采用表7-3拟定的路面结构以及各层结构模量值，路基顶面回弹模量采用平衡湿度状态下的回弹模型乘以模量调整系数为的=0.5),为33MPa,根据弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值Ia为24.7(0.01mm)o
7设计结论
综合以上分析，满足无机结合料层疲劳开裂、沥青混合料容许永久变形量和沥青面层低温开裂要求的路面结构设计结果汇总如下:
表7・10沥青路面结构组合与结构层模量
水泥稳定碎石材料90d弯拉强度不小于1.8MPa,并宜不大于2.0MPa o
表面层改性沥青低温性能应满足规范5.5.5条的规定。

沥青混合料低温弯曲试验的破坏应变应符合规范表5.5.6的有关规定。

改性沥青AC13动稳定度不小于2400次∕mm,道路石油沥青AC20动稳定度不小于800次∕mm,道路石油沥青AC25动稳定度不小于800次/mm。

沥青混合料的贯入强度宜符合规范5.5.8条的规定。

沥青混合料的水稳定性要求应符合规范5.5.10条的有关规定。

设计沥青路面结构的路基顶面验收弯沉值为248.1(0.01mm),路表验收弯沉值为24.7(0.01mm)o
(其他要求从略)
算例2：级配碎石基层沥青路面结构
1工程概况
华中地区某二级公路，全长60公里，设计车速80km∕小时，设计年限12年。

所在地区为暖温带大陆性气候，自然区划属∏-5区,沥青路面气候分区属1-3区，年均降雨量641毫米，年平均气温14.3°C,月平均气温最低0.1℃,月平均气温最高27.5℃。

2交通参数
交通参数分析详见2.5.3节交通参数示例。

3初拟路面结构方案
结合工程经验，初拟路面结构见表7-Π,沥青混合料层厚度分别为100mm、120mm和140mm o
4路基和结构层材料参数
⑴路基顶面回弹模量
参考《公路路基设计规范》(JTGD30-2015),粘土质砂路基标准状态下的问弹模量取75MPa,湿度调整系数k取1.1,干湿与冻融循环作用折减系数3取0.85,则经过湿度调整和干湿与冻融循环作用折减的路基顶面回弹模量为70Mpa,满足规范5.2.2条规定。

⑵级配碎石层模量
根据规范表5.3.8,经湿度调整后，级配碎石基层模量取500MPa,级配碎石底基层模量取300MPa o
⑶沥青混合料层模量
根据规范表 5.5.∏,20℃、IoHZ时，90号道路石油沥青AC13表面层模量取9000MPa,AC25下面层模量取IooooMPa。

(4)泊松比
根据规范表5.6.1,路基泊松比取0.40,沥青混合料层泊松比取0.25,级配碎石基层和底基层泊松比取0.35o
5路面结构验算
根据规范表6.2.1,需要验算的设计指标为沥青混合料层层底拉应变，沥青混合料层永久变形量和路基顶面竖向压应变。

⑴沥青混合料层层底拉应变
采用弹性层状体系理论,计算沥青混合料层厚度为IOOmm、120mm和140mm 时，沥青混合料层层底拉应变，结果列于表7-12。

根据规范表301,二级公路目标可靠指标2取1.04。

工程所在地区不是季节性冻土地区，根据规范表B.1.1,季节性冻土地区调整系数瓦取1Oo
根据工程所在地区，查规范表G.1.2得到基准路面结构温度调整系数为1.18,按规范式（G.1.3-1）计算沥青混合料层厚度分别为100mm、120mm和14Omm时,温度调整系数依分别为1.01、。

05和1.08。

根据常用AC25型混合料的配合比设计情况，沥青饱和度VFA取65%o
根据以上参数，按规范式（B.1.1-1）计算不同沥青混合料层厚度时沥青混合料层疲劳开裂寿命见表7-13。

由2.5.3节交通参数示例，对应于沥青层混合料层层底拉应变的当量设计轴载累计作用次数为7.5x106次，沥青混合料层厚度取120mm 时沥青混合料层疲劳开裂寿命可满足要求，故面层厚度取120mm。

⑵沥青混合料层永久变形量
在试验温度为60℃,压强为0.7MPa,加载次数为2520次时，三种沥青混合料车辙试验变形深度Eo,见表7-14。

查规范表G.1.2,基准等效温度7⅞=20.9o C,带入Tξ和沥青混合料层厚度加二12Omnb由规范式（G.2.1）计算得到沥青混合料层永久变形等效温度为22.8℃。

根据规范B31条规定的分层方法，将沥青混合料层分为七个分层：
40mm道路石油沥青AC13表面层，分为1Omm+15mm+15mm,共三层；
80mm道路石油沥青AC25下面层，分为20mm+20mm+20mm+20mm,共四层。

分别计算设计荷载作用下各分层顶部的竖向压应力，以上七个分层应力分别标识为P1〜P7,结果列入表7-15o
根据规范式（B.3.2-3）和式（B.3.2-4）,—根mm时式=-6.63,-2=0.73。

根据以上分层方法和规范式（B32-2）规定的取值规则，至上而下各分层的中点深度取值分别为15mm、17.5mm>32.5mm、50mm、70mm>90和110mm,根据力和治的计算结果，带入规范式（B32-2）,可得到七个分层的永久变形修正系数取值如表7-16,分别以质/〜依6表示。

由2.5.3节交通参数示例，对应于沥青混合料层永久变形量的当量设计轴载累计作用次数为7.5x106次。

根据以上参数，，采用规范式（B32-1）计算七个分层的永久变形量，分别以Ra1〜Ra7表示,第1层至第7层的永久变形量分别为凡尸0.6mm,‰=1.2mm,Eα3=2.0mm,^β√=2.4mm,R a5=1.3mm,7?«6=0.5mm,R a7=0.2mm o各层永久变形累加得到沥青混合料层总永久变形量，Ra=EJiR山=8.2（mm）,满足规范表3.0.6-1容许变形量的要求。

根据规范式（B34）和表7-14所列车辙试验变形深度尺。

计算沥青混合料的动稳定度，取整后列于表7-17,满足规范5.5.7条规定
⑶路基顶面竖向压应变
根据工程所在地区，查规范表G.1.2得到基准路面结构温度调整系数为1.02,根据初拟路面结构和路面结构层材料参数，按规范式(G.1.3-1)计算得到温度调整系数丘3为0.91。

由2.5.3节交通参数示例，对应于路基顶面竖向压应变的当量设计轴载累计作用次数为1.27x107次。

根据以上参数,按规范式(B.4.1),路基顶面容许竖向压应变值成为323.5∕∕εo采用弹性层状体系理论，计算沥青混合料层厚度为120mm时，路基顶面竖向压应变为244.1//2,满足路基顶面容许竖向压应变要求。

6路基顶面和路表验收弯沉值
根据规范B.7节，确定路基顶面和路表验收弯沉值时，荷载与落锤式弯沉仪相同，荷载盘半径为150mm,荷载为50kN。

路基标准状态下的回弹模量取75MPa,湿度调整系数笈取1.1,则平衡湿度状态下的回弹模量为83MPa,采用弹性半空间体理论计算得到路基顶面验收弯沉值1为200.0(0.01mm)o
采用经过验算的结构层厚度以及各层结构模量值，路基顶面回弹模量采用平衡湿度状态下的回弹模型乘以模量调整系数左/3=1.0),为83MPa,根据层间连续弹性层状体系理论计算得到路表验收弯沉值Ia为35.8(0.01mm)o
7设计结论
综合以上分析，满足沥青层疲劳开裂、沥青混合料永久变形量和路基顶面竖向压应变要求的路面结构设计结果汇于表7-18：
道路石油沥青AC13和道路石油沥青AC25的动稳定度不小于IOOO次
/mm。

沥青混合料的贯入强度宜符合规范5.5.8条的规定。

沥青混合料的水稳定性要求应符合规范5.5.10条的规定。

设计沥清路面结构的路基顶面验收弯沉值为200.0（0.01mm）,路表验收弯沉值为35.8（0.01mm）o
（其他要求从略）。